复合酶法制备化妆品用薏米提取液工艺研究

林瑞敏

（福建省轻工业研究所，福建 福州 350005）

薏米属禾本科蜀黍族薏苡属，又名薏苡仁、苡仁、薏仁米，是我国卫生部公开的药食兼用食品[1-2]。薏米在我国大部分地区均有种植，主要产于福建、河北、陕西、湖南、江苏等地。薏米的营养价值和药用价值在禾本植物中独占鳌头，因此，被誉为“世界禾本植物之王”[3]。据《中国食疗大典》记载：薏米含蛋白质14%、脂肪5%、碳水化合物65%、钙0．07%、磷0．242%、铁0．001% 。薏米中已发现的活性成分主要有薏苡多糖、薏苡酯、薏苡素、木脂素类、酚类、多种不饱和脂肪酸、苯并嗪酮、氧氮杂萘酮、三萜类开环化合物及多种氨基酸等[4]。

生物活性多糖具有许多护肤性能，包括延缓衰老、血管美容、抗粉刺、修复皮肤组织、美白和保湿作用，多糖的生物学活性和理化性质为其在化妆品中的应用提供了依据,将各种多糖应用于化妆品中，能产生保湿、稳定、改善肤色、抗衰老和抗菌等功能，且高分子多糖无毒副作用，与常用化妆品成分配伍性好[5]。

薏米是重要的中药材和化妆品添加剂。在日本，薏米一致被视为珍贵的滋补、保健、沐浴和润肤佳品[6]。现代研究表明：薏苡仁多糖主要含薏米多糖A、B、C，中兴葡聚糖1～7，酸性多糖CA-1和CA-2等多种多糖组分[7]；薏米提取物可延缓皮肤衰老，具有防皱、防裂等作用，对于医治面部粉刺、痤疮、改善皮肤粗糙均有一定效果；同时，薏米提取物对紫外线有较强的吸收能力，对皮肤有防晒作用。薏米提取物已广泛应用于粉刺霜、痤疮膏、雪花膏、香波、头发营养剂、防晒化妆水、消炎性乳液及治疗皮肤病的产品生产中。

目前，对薏米的研究多集中在食品工业用和药理作用方面，对开发应用于化妆品的薏米提取液的工艺研究报道较少，本实验以薏米为原料，采用复合酶酶解薏米，通过单因素及正交试验确定酶解薏米的最佳工艺及参数，为薏米的精深加工和提高经济附加值提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1．1．1 材料

薏米：福建省仙游县金沙食品有限公司；

中温α-淀粉酶（7000 U/g）、糖化酶（100000 U/g）：江苏博立生物制品有限公司；

碘液、浓硫酸、无水乙醇、标准葡萄糖、苯酚等均为分析纯，市售。1．1．2 仪器设备

F-W-200高速万能粉碎机（北京中兴伟业仪器有限公司）；

欧洲之星100数显型搅拌器（江苏省科学器材有限公司）；

FY-1C旋片式真空抽滤泵（温岭市飞越机电有限公司）；

723PC型可见分光光度计（上海光谱仪器有限公司）；HH-6数显恒温水浴锅（国华电器有限公司）；PHS-3C型酸度计(上海仪电科学仪器股份有限公司)；

糖度计（泉州光学仪器有限公司）；

101-1型电热鼓风恒温干燥箱(上海双彪仪器设备有限公司)；

FA2004电子天平（上海舜宇恒平科学仪器有限公司）；玻璃仪器等。

1.2 方法

1．2．1 提取工艺流程

1．2．2 操作要点

1．2．2．1 粉碎：选用优质薏米，要求籽粒饱满、色泽光洁，无霉变、蛀虫，将薏米用粉碎机粉碎，过40目筛，制成薏米粉备用。

1．2．2．2 调浆：称取薏米粉，按料液比加入水浸泡，浸泡1～3 h，使薏米充分吸水后搅拌混合均匀。

1．2．2．3 糊化：将浸泡液加热至85 ℃，保温糊化30 min，糊化时为了防止底部粘度过高产生结块烧焦，应边糊化边进行搅拌。

1．2．2．4 液化：将薏米糊化液冷却至淀粉酶适宜温度(70±2)℃，加入中温α-淀粉酶25 U/g进行液化，通过碘液检测判定液化终点，确定液化时间。

1．2．2．5 糖化：酶解液降温至糖化酶适宜温度(58±2)℃，调节pH为糖化酶适宜的pH(5．0±0．2)，加入糖化酶酶解，根据提取液中粗多糖含量判定糖化终点。1．2．2．6 灭酶：将糖化后的溶液加热至95 ℃，保温10 min灭酶。

1．2．2．7 筛滤：灭酶后，过100目筛，去除薏米渣，得提取液备用。

1．2．2．8 澄清：提取液加入澄清剂，搅拌均匀，静置澄清8～12 h。

1．2．2．9 过滤：吸取上清液，采用硅藻土过滤。

1．2．2．10 灌装、封口、杀菌：将澄清过滤液加热至90 ℃后趁热灌装封口，采用85 ℃、40 min进行杀菌，然后冷却至室温。

1．2．3 检测方法

1．2．3．1 液化终点的确定方法

取液化溶液1滴至瓷点滴板，加1滴碘溶液，观察反应颜色。若显蓝色，说明溶液中还有淀粉；若反应不显蓝色呈棕黄色，则说明溶液中不含淀粉，达液化终点。

1．2．3．2 粗多糖检测方法

采用苯酚-硫酸法[9]

（1）样品测定液制备：吸取薏米提取液试样15．0 mL，加入20 mL无水乙醇，同时使用涡旋振荡器，使混合均匀，于4000 r/min离心10 min，弃去上清液；不容物用10 mL乙醇溶液（80%）洗涤3次；残渣用水溶解并转至容量瓶中，加水定容至100 mL。此溶液为样品测定液。

（2）标准曲线绘制：分别吸取0、0．2、0．4、0．6、0．8、1．0 mL的标准葡萄糖工作溶液（100 mg/L）置20 mL具塞玻璃试管中，用蒸馏水补至1．0 mL向试液中加入1．0 mL苯酚溶液（5%），然后迅速加入5．0 mL硫酸，静置10 min；使用涡旋振荡器使反应液充分混合，然后将试管置于30 ℃水浴反应中反应20 min，490 nm处测吸光度。以葡萄糖质量浓度为横坐标，吸光度值为纵坐标，绘制标准曲线。回归方程为Y=9．9286x+0．0126，标准曲线见图1。

图1 葡萄糖标准回归曲线

（3）多糖含量测定：吸取1．0 mL样品测定液，置于20 mL具塞试管中，按（2）步骤操作，测定吸光度，同时做空白试验。若测得的吸光度超出所得的葡萄糖回归曲线的范围，则应相应的减少或增加吸取试剂量，保证读数在回归曲线范围内。做平行试验3次，取平均值，然后从标准曲线中求出被测液中葡萄糖的浓度，再换算成一定质量薏米多糖得率。多糖得率=（提取多糖的质量/薏米样品质量）×100%

1．2．4 实验方法

因各种酶制剂具有其最适作用pH、温度，液化酶的用量取决于底物中淀粉的含量，因此本研究中液化酶添加量、液化温度、液化pH及糖化温度、糖化pH根据原料说明书提供的适宜条件执行。影响薏米粗多糖得率的主要因素为：料液比、液化时间、糖化酶添加量和糖化时间。

1．2．4．1 不同料液比对多糖得率的影响

采用不同料液比进行调浆，85 ℃糊化30 min后冷却至(70±2)℃，按底物中淀粉含量计算加入中温α-淀粉酶进行液化，液化完全后，降温至(58±2)℃，调节pH(5．0±0．2)，按100 U/g原料加入糖化酶，糖化60 min后过滤得提取液，测定提取液中粗多糖含量，以粗多糖得率为评价指标，确定最佳料液比。

1．2．4．2 液化时间的确定

采用最佳料液比进行调浆，85 ℃糊化30 min后冷却至(70±2)℃，按底物中淀粉含量分别加入中温α-淀粉酶进行液化试验，分别液化20、30、40、50、60 min，采用碘液检测判定是否通过液化终点，以确定最佳液化时间。

1．2．4．3 不同糖化酶添加量对多糖得率的影响

采用上述最佳料液比调浆，经糊化、完全液化后降温至(58±2)℃，调节pH(5．0±0．2)，分别按50、75、100、125、150 U/g原料加入糖化酶进行试验，糖化60 min后过滤得提取液，测定提取液中粗多糖含量，以粗多糖得率为评价指标，确定最佳糖化酶添加量。

1．2．4．4 不同糖化时间对多糖得率的影响

采用上述最佳料液比调浆，经糊化、完全液化后降温至(58±2)℃，调节pH(5．0±0．2)，按上述糖化酶最佳添加量进行糖化试验。糖化时间分别取30、45、60、75、90 min进行试验，糖化后灭酶、过滤得提取液，测定提取液中粗多糖含量，以粗多糖得率为评价指标，确定最佳糖化时间。

1．2．4．5 正交试验

在单因素实验的基础上，选择料水比、糖化酶添加量、糖化时间作为考察因素，以提取液中粗多糖得率作为考察指标，进行正交试验确定最佳糖化工艺条件。

1．2．4．6 验证实验

采用最佳的糖化工艺条件，以500 g薏米投料量进行3批次验证实验，通过对提取液中粗多糖得率的测定结果分析，验证最佳糖化工艺条件。

1．2．5 数据统计方法

实验所得数据采用SPSS和Excel软件统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同料液比对粗多糖得率的影响

称取50 g薏米粉，分别采用1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30料液比进行调浆，85 ℃糊化30 min后冷却至(70±2)℃，按25 U/g原料加入中温α-淀粉酶，液化完全后，降温至(58±2)℃，调节pH(5．0±0．2)，按100 U/g原料加入糖化酶，糖化60 min后灭酶、过滤得薏米提取液，测定提取液中粗多糖含量，结果如图1示：

由图1可知，随着加水比的增加，提取液中粗多糖得率逐渐增加，当料液比为大于1∶20后，粗多糖得率增加不显著。因酶解液含水量过少，不足以溶解所有多糖，增加加水比后，多糖溶解量增大，当加水量到一定程度后，溶解的多糖量不再提高，从实际生产操作和成本考虑，加水量不宜过大，故确定最佳料液比为1∶20。

图1 料液比对粗多糖得率的影响

2.2 最佳液化时间的确定

称取50 g薏米粉，采用1∶20料液比进行调浆，85 ℃糊化30 min后冷却至(70±2)℃，加入中温α-淀粉酶25 U/g原料进行液化试验，分别于20、30、40、50、60 min采用碘液检测，以酶解液变色情况判定是否通过液化终点，结果如表1：

由表1可看出：随着液化时间的增加，酶解液遇碘变色逐渐变淡，当液化时间超过40 min时，酶解液遇碘呈淡棕黄色，表明已达液化终点。故确定最佳液化时间为40 min。

2.3 不同糖化酶添加量对粗多糖得率的影响

采用1∶20料液比调浆，85 ℃糊化30 min后冷却至(70±2)℃，加入中温α-淀粉酶25 U/g原料液化40 min后降温至(58±2)℃，调节pH(5．0±0．2)，分别按50、75、100、125、150 U/g原料加入糖化酶进行试验，糖化60 min后灭酶、过滤得薏米提取液，测定提取液中粗多糖含量，结果如图2所示：

由图2可知，随着糖化酶添加量的增加，粗多糖得率逐渐增加，当糖化酶添加量超过100 U/g时，粗多糖得率增加不显著。在酶促反应中，当底物浓度为固定值时，随着酶添加量的增加，生成物越多；当底物全部被酶分解，酶用量继续增加，生成物不再变化。故确定最佳糖化酶添加量为100 U/g原料。

表1 酶解液变色情况表

图2 糖化酶添加量对粗多糖得率的影响

2.4 不同糖化时间对多糖得率的影响

称取50 g薏米粉，采用1∶20料液比调浆，85 ℃糊化30 min后冷却至(70±2)℃，加入中温α-淀粉酶25 U/g原料液化40 min后降温至(58±2)℃，调节pH(5．0±0．2)，糖化酶添加量为100 U/g原料进行糖化试验。糖化时间分别取30、45、60、75、90 min进行提取试验，灭酶、过滤得薏米提取液，测定提取液中粗多糖含量，结果如图3所示：

由图3可知，随着糖化时间的增加，粗多糖得率逐渐增加，当糖化时间超过60 min时，粗多糖得率增加不显著。这说明产物溶解受时间的影响，时间过短粗多糖溶出量少，时间过长又容易引起粗多糖分解，故确定最佳糖化时间为60 min。

2.2 正交试验优化酶解工艺

在上述单因素实验的基础上，选择料水比、糖化酶添加量、糖化时间作为考察因素，以粗多糖得率作为考察指标，进行正交试验确定最佳酶解工艺条件。选用L9（33）正交表进行实验分析，结果见表2、表3。

图3 糖化时间对多糖得率的影响

通过正交分析，由表3可看出：极差RB＞RC＞RA，说明糖化酶添加量对薏米提取液中粗多糖得率的影响最大，其次是糖化时间，料液比对薏米提取液中粗多糖得率的影响最小，即影响粗多糖得率的各因素主次顺序为B＞C＞A，且较优方案为A2B2C2。即：料液比1∶20、糖化酶添加量100 U/g原料、糖化时间60 min。

表2 正交试验因素水平表

表3 正交试验表

2.3 验证实验

采用正交试验优化的最佳工艺，以500 g投料量进行3批次验证实验，对中试成品粗多糖含量进行检测，3批次实验成品的粗多糖得率分别为1．92%、1．97%、1．95%，平均值为1．95%；结果表明：3批次的多糖得率与正交试验优化结果基本相符。

3 结论

采用以薏米为原料，糊化后经中温α-淀粉酶液化完全、采用糖化酶酶解提取制备化妆品用薏米提取液，其工艺合理可行。最佳工艺为：以薏米为原料，料液比为1∶20、85 ℃糊化30 min、淀粉酶用量25 U/g原料、液化温度(70±2)℃、液化时间40 min；糖化酶用量100 U/g原料、糖化pH(5．0±0．2)、糖化温度(58±2)℃、糖化时间60 min；糖化结束后加热至95 ℃灭酶10 min，经过滤、澄清，取上清液经硅藻土、膜过滤，加热至90 ℃灌装封口，后经85 ℃杀菌40 min、冷却至室温得薏米提取液成品。产品呈无色清亮透明，粗多糖得率达1．92%以上。

[1] 陈建白．薏米的开发利用[J]．云南热作科技,1999(02):13-14．

[2] 赵晓红．薏米的营养、医学价值及制作饮料的发展前景[J]．饮食与健康,2002(03):35-36．

[3] 汪开治．国外科技简讯[J]．植物杂志,2004(01):48．

[4] 党娟．萌芽薏米营养生化特性及产品延伸研究[D]．贵阳:贵州大学,2015．

[5] 王兆梅,李琳,郭祀远,等．生物活性多糖在化妆品中的应用[J]．日用化学工业，2004(04):245-248．

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[7] 邢真．薏米中生物活性物质的提取及应用研究[D]．济南:山东轻工业学院食品与生物工程学院,2009．

[8] 钱学射,秉文．薏苡仁在化妆品中的应用[J]．中国化妆品,1995(04):28．

[9] 中华人民共和国农业部．食用菌中粗多糖含量的测定:NY/T 1676-2008[S]．北京:中国农业出版社,2008:10．